Някои видове 3D отпечатани обекти вече могат да бъдат „усетени“, като се използва нова технология за вграждане на сензори директно в материалите им. Ново проучване установи, че това изследване може да доведе до нови интерактивни устройства, като например интелигентни мебели.
Тази нова технология използва метаматериали – вещества, съставени от мрежа от повтарящи се единици – за 3D печат на обекти. Когато върху гъвкав метаматериал се приложи сила, някои от клетките му могат да се разтегнат или свият. Електродите, вградени в тези структури, могат да открият величината и посоката на тези промени във формата, както и въртене и ускорение.
В това ново проучване, изследователите са изработили обекти, изработени от гъвкава пластмаса и проводими нишки. Те имат клетки с ширина едва 5 мм.
Всяка клетка има две противоположни стени, изработени от проводими нишки и непроводяща пластмаса, а проводимите стени служат като електроди. Силата, приложена към обекта, променя разстоянието и площта на припокриване между противоположните електроди, произвеждайки електрически сигнал, който показва подробности за приложената сила. Съавторът на изследователския доклад заяви, че по този начин тази нова технология може „безпроблемно и дискретно да интегрира сензорната технология в отпечатани обекти“.
Изследователите казват, че тези метаматериали могат да помогнат на дизайнерите бързо да създават и настройват гъвкави компютърни входни устройства. Например, те са използвали тези метаматериали, за да създадат музикален контролер, проектиран да се вписва във формата на човешка ръка. Когато потребителят натисне един от гъвкавите бутони, генерираният електрически сигнал помага за управлението на цифров синтезатор.
Учените също така създадоха метаматериален джойстик за игра на Pac-Man. Разбирайки как хората прилагат сила върху този джойстик, дизайнерите могат да проектират уникални форми и размери на дръжките за хора с ограничен сцепление в определени посоки.
Съавторът на изследователския доклад заяви: „Можем да възприемем движение във всеки 3D отпечатан обект. От музика до игрови интерфейси, потенциалът е наистина вълнуващ.“
Изследователите са създали и софтуер за 3D редактиране, наречен MetaSense, който помага на потребителите да изграждат интерактивни устройства, използващи тези метаматериали. Той симулира как се деформира 3D отпечатан обект, когато се прилагат различни сили, и изчислява кои клетки се променят най-много и са най-подходящи за използване като електроди.
MetaSense позволява на дизайнерите да отпечатват 3D структури с вградени сензорни възможности наведнъж. Това прави създаването на прототипи на устройства супер бързо, като например джойстици, които могат да бъдат персонализирани за хора с различни нужди от достъпност.
Вграждането на стотици или хиляди сензорни устройства в даден обект може да помогне за постигане на анализ с висока резолюция в реално време на това как потребителите взаимодействат с него. Например, интелигентен стол, изработен от този метаматериал, може да разпознае тялото на потребителя и след това да включи светлина или телевизор, или да събира данни за по-късен анализ, като например откриване и коригиране на стойката на тялото. Тези метаматериали могат да намерят приложение и в носими устройства.
Време на публикуване: 27 септември 2021 г.
